PythonでDES暗号化・復号化を実装する方法の紹介（コード）
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- 2019-03-25 10:49:176051ブラウズ
この記事では、Python で DES 暗号化と復号化を実装する方法 (コード) を紹介します。一定の参考価値があります。必要な友人は参考にしてください。お役に立てれば幸いです。
DES (データ暗号化標準) は、64 ビットのブロック長と 56 ビットのキー長を使用します。 64 ビットの入力を受け取り、一連の変換を経て 64 ビットの出力を取得します。復号化では同じ手順と同じキーが使用されますが、唯一の違いは、キーの順序が暗号化プロセスとは逆になることです。
DES 暗号化:
このアルゴリズムの入力には、暗号化される平文と暗号化に使用されるキーが含まれており、どちらも長さは 64 ビットです。鍵の 8、16、24、32、40、48、56、64 ビットはパリティ ビットです。
1. 平文の処理
平文をプログラムに読み込み、バイナリ文字列に変換します
def inputText(filename):
with open(filename,'r')as f:
text = f.read()
text = text.split('\n')
text = [eval(x) for x in text]
text = ['{:08b}'.format(x) for x in text]
text = ''.join(text)
return text
平文に対してIP置換を行い、分割します。 2 つの部分文字列、左側と右側の部分文字列
def IP_Transposition(plaintext): LR = [] for i in IP: LR.append(int(plaintext[i-1])) L = LR[:32] R = LR[32:] return L,R
2. キーの処理
キーをプログラムに読み込み、バイナリ文字列の形式で保存します
PC を実行しますキーを -1 置換して 2 つのサブ文字列に分割します
#密钥置换 def Key_Transposition(key): CD = [] for i in PC_1: CD.append(int(key[i-1])) C = CD[:28] D = CD[28:] return C,D
反復に必要なキーを生成する前に、キーを置換して圧縮する必要があります
#密钥压缩 def Key_Compress(C,D): key = C+D new_key = [] for i in PC_2: new_key.append(key[i-1]) return new_key
各反復に必要なサブキーを生成しますDES を使用して、直接暗号化および復号化できるようにします。
def generateKset(key): key = inputKey(key) C,D = Key_Transposition(key) K = [] for i in LeftRotate: C = Key_LeftRotate(C,i) C = Key_LeftRotate(D,i) K.append(Key_Compress(C,D)) return K
3, F 関数
# 変換の各ラウンドで、プロセス全体は次の式で表すことができます。
$$ L_i = R_{i-1} $$
$$ R_i = L_{i-1}\bigoplus F(R_{i-1},K_i) $$
ラウンド キー Ki は 48 ビット長、R は 32 ビット長です。まず、R が置き換えられ、48 ビットに拡張されます。これらの 48 ビットは Ki と XOR 演算されます。結果は、置換を使用して生成されます。 32 ビットを生成する関数。 32 ビット出力は、P 置換後に L と XOR 演算され、8 つの S ボックスで構成される新しい R
置換関数が得られます。各 S ボックスには 6 ビット入力と 4 ビット出力があります。各 S ボックスについて、入力の最初と最後のビットは 2 ビットの 2 進数を形成し、これは S ボックス内の 4 行の代替値の 1 つを選択するために使用され、中央の 4 ビットは選択に使用されます。 16 列のうちの 1 つ。
#明文R扩展为48位
def R_expand(R):
new_R = []
for i in E:
new_R.append(R[i-1])
return new_R
#将两列表元素异或
def xor(input1,input2):
xor_result = []
for i in range(0,len(input1)):
xor_result.append(int(input1[i])^int(input2[i]))
return xor_result
#将异或的结果进行S盒代替
def S_Substitution(xor_result):
s_result = []
for i in range(0,8):
tmp = xor_result[i*6:i*6+5]
row = tmp[0]*2+tmp[-1]
col = tmp[1]*8+tmp[2]*4+tmp[3]*2+tmp[4]
s_result.append('{:04b}'.format(S[i][row][col]))
s_result = ''.join(s_result)
return s_result
#F函数
def F(R,K):
new_R = R_expand(R)
R_Kxor= xor(new_R,K)
s_result = S_Substitution(R_Kxor)
p_result = P_Transposition(s_result)
return p_result
#将S盒代替的结果进行P置换
def P_Transposition(s_result):
p_result = []
for i in P:
p_result.append(int(s_result[i-1]))
return p_result
4. 暗号化プロセス
DES 暗号化には 16 ラウンドの反復が必要です。最初の 15 ラウンドの各反復の終わりに L と R を交換する必要があります。16 回目は交換されません。
def DES_encrypt(filename,key,outputFile): #从文件中读取明文 plaintext = inputText(filename) #将明文进行置换分离 L,R = IP_Transposition(plaintext) #生成Kset K = generateKset(key) for i in range(0,15): oldR = R #F函数 p_result = F(R,K[i]) R = xor(L,p_result) L = oldR p_result = F(R,K[15]) L = xor(L,p_result) #IP逆置换 reversedP = IP_reverseTransp(L+R) #生成16进制表示的密文 Cipher = generateHex(reversedP) #将密文写入outputFile文件 writeFile(outputFile,Cipher) return Cipher
DES 復号化:
def DES_decrypt(filename,key,outputFile): #文件中读取密文 Ciphertext = inputText(filename) #将密文进行置换分离 L,R = IP_Transposition(Ciphertext) #生成Kset K = generateKset(key) for i in range(15,0,-1): oldR = R #F函数 p_result = F(R,K[i]) R = xor(L,p_result) L = oldR p_result = F(R,K[0]) L = xor(L,p_result) reversedP = IP_reverseTransp(L+R) plaintext = generateHex(reversedP) writeFile(outputFile,plaintext) return plaintext
ソース コード アドレス https://github.com/SuQinghang...
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